CN110243303A - 一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置，包括激光发射器，激光发射器固定在固定块的两端，固定块内设置有偏振分析仪，固定块通过螺栓固定连接有第一连接杆，固定块远离第一连接杆的一侧通过螺栓与桥体的底壁固定连接，激光发射器和固定块组成的组合机构底端胶合有铝制板，铝制板底端胶合有一层海绵垫，光纤传感设备表面胶合的铝制板首先起到防水作用，其次在光纤传感设备长期工作过程中对其产生的热量进行吸附传递，然后通过热量蒸发海绵垫表面的水分起到散热的作用,本发明还有效防止了由于桥面外壳由于风化脱落，使粘接在其上的光纤传感设备掉落，造成经济损失。

Description

一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置
技术领域
本发明涉及桥梁工程建设技术领域，尤其涉及一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置。
背景技术
与电传感器相比，光纤传感器具有集成度高、抗干扰能力强、成本低廉、灵敏度和精度高、绝缘性好、可实现分布测量等优势，因此光纤传感器已经成为一个热门的研究领域，光纤传感器可用于测量应力、应变、振动、温度、位移、声音、弯曲和湿度等物理量，光纤传感已经广泛应用于交通、军工、建筑、能源、安全、冶金等领域；目前我国桥梁建设取得了巨大成就，其中桥梁施工监测起到了重要的技术支撑作用，尤其光纤传感技术对于桥梁进行应变监测尤为重要，但是目前常用的光纤传感器直接在桥梁底部粘接，但是由于常常粘接不够牢靠，桥面表面外壳脱落，易使光纤传感监测设备掉落，而且水面常常拍打至桥梁底部造成光纤传感监测设备进水等一系列问题，所以本发明发明了一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统技术中桥梁工程用光纤传感器直接粘接在桥梁底部容易掉落和进水的问题，而提出的一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置，包括激光发射器，所述激光发射器固定在固定块的两端，所述固定块内设置有偏振分析仪，所述固定块上开设有螺孔，所述固定块通过螺栓固定连接有第一连接杆，所述第一连接杆远离所述固定块的一端固定连接在桥体的侧壁上，所述第一连接杆通过膨胀螺栓固定在所述桥体的侧壁上，所述固定块远离所述第一连接杆的一侧通过螺栓与所述桥体的底壁固定连接，所述第一连接杆设置为若干根，若干根所述第一连接杆呈平行并列设置，所述激光发射器和所述固定块组成的组合机构底端胶合有铝制板，铝制板底端胶合有一层海绵垫，所述海绵垫采用聚乙烯醇材质的海绵制成，聚乙烯醇材质的海绵具有高吸水性，且无明显气孔。
优选地，所述激光发射器通过光纤导线与第一偏振控制器电性连接，所述第一偏振控制器通过所述光纤导线与第二偏振控制器电性连接，所述偏振分析仪与所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器电性连接。
优选地，所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器表面均开设有螺孔，所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器通过螺栓固定连接有第二连接杆，所述第二连接杆通过膨胀螺栓固定在所述桥体的侧壁上，所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器远离所述第二连接杆的一侧通过螺栓与所述桥体的底壁固定连接，所述第二连接杆也设置为若干根，所述激光发射器设置两个，两个所述激光发射器激光发射口背对设置，且设置在所述桥体中间处。
优选地，所述第一偏振控制器设置在靠近所述激光发射器的位置，所述第二偏振控制器设置在所述桥体的最远端，所述光纤导线上套有若干个环形套，所述环形套上一体式设置有螺栓，所述环形套通过螺栓固定连接在所述桥体的底壁上。
与现有技术相比，本发明具备以下优点：
1、本发明激光发射器和固定块组成的组合机构、第一偏振控制器和第二偏振控制器底端胶合有铝制板，铝制板上胶合有一层海绵垫，在光纤传感设备长期固定在桥梁底部时，水面常常拍打至光纤传感设备表面，海绵垫对水进行吸附，光纤传感设备表面胶合的铝制板首先起到防水作用，其次在光纤传感设备长期工作过程中对其产生的热量进行吸附传递，然后通过热量蒸发海绵垫表面的水分起到散热的作用。
2、由于目前常用的光纤传感器直接在桥梁底部粘接，容易发生脱落，本发明将光纤传感设备各功能部件进行拆分，且通过连接杆螺栓机构固定在桥面的侧壁和底壁上，在光纤导线表面还套有环形套进行固定，有效防止了由于桥面外壳由于风化脱落，使粘接在其上的光纤传感设备掉落，造成经济损失，而且通过光纤传感设备各功能部件进行拆分固定在桥面上，使光纤导线充分绷直，增加了测量的准确性。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置的结构示意图；
图2为本发明中的电路流程图。
图中：1激光发射器、2固定块、3第一连接杆、4桥体、5海绵垫、6光纤导线、61环形套、7第一偏振控制器、8第二偏振控制器、9第二连接杆、10偏振分析仪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1和图2，桥梁应变监测传感装置，包括激光发射器1，激光发射器1固定在固定块2的两端，固定块2内设置有偏振分析仪10，固定块2上开设有螺孔，固定块2通过螺栓固定连接有第一连接杆3，第一连接杆3远离固定块2的一端固定连接在桥体4的侧壁上，第一连接杆3通过膨胀螺栓固定在桥体4的侧壁上，固定块2远离第一连接杆3的一侧通过螺栓与桥体4的底壁固定连接，第一连接杆3设置为若干根，若干根第一连接杆3呈平行并列设置，激光发射器1和固定块2组成的组合机构底端胶合有铝制板，铝制板底端胶合有一层海绵垫5，海绵垫5采用聚乙烯醇材质的海绵制成，聚乙烯醇材质的海绵具有高吸水性，且无明显气孔。
激光发射器1通过光纤导线6与第一偏振控制器7电性连接，第一偏振控制器7通过光纤导线6与第二偏振控制器8电性连接，偏振分析仪10与第一偏振控制器7和第二偏振控制器8电性连接，第一偏振控制器7和第二偏振控制器8表面均开设有螺孔，第一偏振控制器7和第二偏振控制器8通过螺栓固定连接有第二连接杆9，第二连接杆9通过膨胀螺栓固定在桥体4的侧壁上，第一偏振控制器7和第二偏振控制器8远离第二连接杆9的一侧通过螺栓与桥体4的底壁固定连接，第二连接杆9也设置为若干根，激光发射器1设置两个，两个激光发射器1激光发射口背对设置，且设置在桥体4中间处。
第一偏振控制器7设置在靠近激光发射器1的位置，第二偏振控制器8设置在桥体4的最远端，光纤导线6上套有若干个环形套61，环形套61上一体式设置有螺栓，环形套61通过螺栓固定连接在桥体4的底壁上。
本发明的原理如下：
当光纤受外应力作用时，由于弹光效应，使得光纤介电常数发生变化，此时光纤总介电常数由固有介电常数和外应力介电常数相加而构成，因此激光发射器1发射激光利用弹光效应测量桥梁受应力作用，具体原理为现有技术，此处不再加以详细描述，第一偏振控制器7和第二偏振控制器8与偏振分析仪10电性连接，偏振分析仪10记录光纤受外应力作用时偏振态在邦加球上的旋转轨迹，偏振分析仪10的输出端连接计算机，计算机通过算法计算外应力方向角的信息，对桥梁的应力进行监测，其次激光发射器1和固定块2组成的组合机构、第一偏振控制器7和第二偏振控制8底端胶合有铝制板，铝制板上胶合有一层海绵垫5，在光纤传感设备长期固定在桥梁底部时，水面常常拍打至光纤传感设备表面，海绵垫5对水进行吸附，光纤传感设备表面胶合的铝制板首先起到防水作用，其次在光纤传感设备长期工作过程中对其产生的热量进行吸附传递，然后通过热量蒸发海绵垫5表面的水分起到散热的作用，而且由于目前常用的光纤传感器直接在桥梁底部粘接，容易发生脱落，本发明将光纤传感设备各功能部件进行拆分，且通过连接杆螺栓机构固定在桥面的侧壁和底壁上，在光纤导线表面还套有环形套进行固定，有效防止了由于桥面外壳由于风化脱落，使粘接在其上的光纤传感设备掉落，造成经济损失，而且通过光纤传感设备各功能部件进行拆分固定在桥面上，使光纤导线充分绷直，增加了测量的准确性。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“滑动”、“转动”、“固定”、“设有”等术语应做广义理解，例如，可以是焊接连接，也可以是螺栓连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置，包括激光发射器(1)，其特征在于，所述激光发射器(1)固定在固定块(2)的两端，所述固定块(2)内设置有偏振分析仪(10)，所述固定块(2)通过螺栓固定连接有第一连接杆(3)，所述固定块(2)远离所述第一连接杆(3)的一侧通过螺栓与桥体(4)的底壁固定连接，所述激光发射器(1)和所述固定块(2)组成的组合机构底端胶合有铝制板，铝制板底端胶合有一层海绵垫(5)，所述激光发射器(1)通过光纤导线(6)与第一偏振控制器(7)电性连接，所述第一偏振控制器(7)通过所述光纤导线(6)与第二偏振控制器(8)电性连接，所述偏振分析仪(10)与所述第一偏振控制器(7)和所述第二偏振控制器(8)电性连接，所述第一偏振控制器(7)和所述第二偏振控制器(8)通过螺栓固定连接有第二连接杆(9)，所述第一偏振控制器(7)和所述第二偏振控制器(8)远离所述第二连接杆(9)的一侧通过螺栓与所述桥体(4)的底壁固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置，其特征在于，所述固定块(2)上开设有螺孔，所述第一连接杆(3)远离所述固定块(2)的一端固定连接在桥体(4)的侧壁上。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置，其特征在于所述第一连接杆(3)设置为若干根，若干根所述第一连接杆(3)呈平行并列设置。
4.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置，其特征在于，所述海绵垫(5)采用聚乙烯醇材质的海绵制成，两个所述激光发射器(1)激光发射口背对设置，且设置在所述桥体(4)中间处。
5.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置，其特征在于，所述第一偏振控制器(7)和所述第二偏振控制器(8)表面均开设有螺孔，所述第二连接杆(9)通过膨胀螺栓固定在所述桥体(4)的侧壁上，所述第二连接杆(9)设置为若干根。
6.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁应变监测传感装置，其特征在于，所述第一偏振控制器(7)设置在靠近所述激光发射器(1)的位置，所述第二偏振控制器(8)设置在所述桥体(4)的最远端，所述光纤导线(6)上套有若干个环形套(61)，所述环形套(61)上一体式设置有螺栓，所述环形套(61)通过螺栓固定连接在所述桥体(4)的底壁上。
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